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第1章 材料分析检测技术概述 1

1.1引言 1

1.2衍射分析方法概述 1

1.2.1X射线衍射分析 2

1.2.2电子衍射分析 5

1.3电子显微分析方法概述 8

1.3.1电子显微分析的物理学基础——德布罗意波 8

1.3.2电子显微分析 10

1.4电子能谱分析方法概述 12

1.5光谱分析方法概述 13

1.5.1光谱分析过程与仪器简述 13

1.5.2光谱分析方法的大致应用 15

1.6计算机在分析测试技术中的应用概述 16

1.6.1计算机在X射线结构分析中的应用 16

1.6.2计算机在透射电子显微分析中的应用 19

第2章 X射线衍射分析 20

2.1X射线物理学基础 20

2.1.1X射线的产生 20

2.1.2连续X射线谱 23

2.1.3特征X射线谱 25

2.2X射线衍射几何 27

2.2.1布拉格方程 27

2.2.2倒易点阵及衍射矢量方程 31

2.3X射线衍射强度 36

2.3.1一个电子的散射强度 37

2.3.2原子散射强度 38

2.3.3晶胞衍射强度 39

2.3.4小晶体散射的积分强度 40

2.3.5多晶体衍射积分强度 43

2.3.6影响衍射强度的其他因素 45

2.4X射线衍射方法 47

2.4.1多晶体衍射方法 47

2.4.2单晶体衍射方法 54

2.5X射线衍射分析 55

2.5.1物相分析 55

2.5.2点阵常数的精确测定 61

2.5.3宏观内应力测定 63

2.5.4晶体取向的测定 67

2.5.5聚合物材料X射线分析 69

2.5.6非晶材料的X射线散射分析 70

2.5.7薄膜材料的X射线散射分析 74

2.5.8计算机在X射线结构分析与材料设计中的应用 77

习题 77

第3章 扩展X射线吸收精细结构谱分析 79

3.1基本原理 79

3.1.1XAS现象 79

3.1.2EXAFS现象 80

3.1.3波的傅立叶变换 80

3.1.4径向分布函数（RDF）和径向结构函数（RSF） 81

3.2扩展X射线吸收精细结构谱实验方法 83

3.2.1XAFS数据采集 83

3.2.2EXAFS数据拟合 84

3.3X射线吸收精细结构谱的应用 87

3.3.1扩展X射线吸收精细结构谱在催化剂研究中的应用 87

3.3.2用扩展X射线吸收精细结构谱研究大气颗粒物中铁的种态 88

习题 89

第4章 透射电子显微分析 90

4.1透射电子显微镜构造及工作原理 90

4.1.1透射电镜成像原理 90

4.1.2透射电镜结构 91

4.1.3透射电镜电子光学系统 92

4.1.4加速电压与电子波的波长 98

4.1.5电子束倾斜、平移原理 99

4.1.6电磁透镜对电子束的会聚作用及焦距 99

4.1.7光阑的限场作用 101

4.1.8显微镜的分辨本领 101

4.1.9电磁透镜的像差 102

4.1.10透射电镜合轴 104

4.2样品制备 104

4.2.1粉末样品的制备 106

4.2.2薄膜样品的制备 107

4.3衍射斑的形成理论与基本成像操作 111

4.3.1衍射斑的形成理论 112

4.3.2电子衍射谱的标定 119

4.3.3电子衍射技术 127

4.4电子显微学衍衬成像理论 128

4.4.1基本概念 129

4.4.2衍衬运动学理论 132

4.4.3衍衬动力学理论 137

4.4.4常用衍衬分析成像方法 139

4.5高分辨电子显微镜简介 140

4.5.1相位衬度 141

4.5.2相位传递函数与Scherzer欠焦条件 141

4.5.3高分辨显微图像 142

4.5.4扫描透射技术 146

4.5.5球差校正技术 146

4.6透射电子显微镜在材料科学中的应用 148

4.6.1位错衬度分析及柏氏矢量的确定 149

4.6.2层错分析 156

4.6.3波纹图 160

4.6.4第二相应变场衬度 161

习题 161

第5章 扫描电子显微镜和电子探针分析 163

5.1扫描电子显微分析 163

5.1.1工作原理及构造 163

5.1.2扫描电镜的像衬度及其应用 169

5.2电子探针显微分析 174

5.2.1电子探针的分析原理和构造 175

5.2.2X射线谱仪 175

5.2.3电子探针的分析方法和应用 178

习题 181

第6章 扫描隧道显微分析和原子力显微分析 182

6.1扫描隧道显微镜 182

6.1.1扫描隧道显微镜的工作原理 182

6.1.2扫描隧道显微镜分析的特点及应用 185

6.2原子力显微镜 191

6.2.1原子力显微镜的工作原理 191

6.2.2原子力显微镜的应用 195

习题 196

第7章 光电子能谱分析 197

7.1X射线光电子能谱 197

7.1.1X射线光电子能谱的基本原理 197

7.1.2X射线光电子能谱仪 199

7.1.3X射线光电子能谱分析与应用 201

7.1.4样品的制备 204

7.2紫外光电子能谱 205

7.2.1紫外光电子能谱的原理 206

7.2.2紫外光电子能谱仪 206

7.2.3紫外光电子能谱分析与应用 208

习题 210

第8章 俄歇电子能谱分析 211

8.1基本原理 211

8.1.1俄歇电子发射 211

8.1.2俄歇电子能量 213

8.1.3俄歇电子产额 215

8.1.4电子能谱 216

8.1.5电子逃逸深度 217

8.2基本装置与实验方法 218

8.2.1基本装置 218

8.2.2数据收取 219

8.2.3定量分析 220

8.2.4化学态的判断 221

8.2.5结果形式 222

8.2.6方法的局限性 223

8.3应用实例 224

8.3.1微电子学的应用 224

8.3.2多层膜的研究 227

8.3.3表面偏聚的研究 228

8.3.4晶界的化学成分 229

8.4AES方法的特点和局限性 230

习题 231

第9章 原子光谱分析 232

9.1原子发射光谱分析 232

9.1.1原子发射光谱分析原理 232

9.1.2原子发射光谱分析仪器 233

9.1.3原子发射光谱分析方法 234

9.1.4电感耦合等离子体发射光谱分析 237

9.2原子吸收光谱分析 238

9.2.1原子吸收光谱分析原理 238

9.2.2原子吸收光谱分析仪器 239

9.2.3原子吸收光谱分析方法 242

9.3原子荧光光谱分析 244

9.3.1原子荧光光谱分析原理 244

9.3.2原子荧光分析仪器 245

9.3.3原子荧光分析方法及应用 246

习题 246

第10章 分子光谱分析 247

10.1紫外-可见吸收光谱法 247

10.1.1基本原理 247

10.1.2分光光度计 252

10.1.3紫外-可见吸收光谱应用 253

10.2分子荧光光谱法 257

10.2.1基本原理 258

10.2.2荧光光谱仪 261

10.2.3分子荧光光谱应用 262

10.3红外吸收光谱法 264

10.3.1基本原理 264

10.3.2红外光谱吸收仪 265

.10.3.3红外光谱仪的应用 268

习题 272

第11章 拉曼光谱分析 274

11.1概述 274

11.2拉曼光谱的基本原理 275

11.2.1瑞利散射和拉曼散射 275

11.2.2拉曼光谱图 275

11.2.3红外活性振动和拉曼活性振动 277

11.2.4拉曼光谱选律 278

11.2.5拉曼光谱的参数 279

11.3红外光谱与拉曼光谱的比较 280

11.4激光拉曼光谱仪 283

11.4.1色散型激光拉曼光谱仪 283

11.4.2傅立叶拉曼光谱仪 283

11.5拉曼光谱的应用 284

11.5.1在有机化学中的应用 284

11.5.2在无机化学中的应用 286

11.5.3在分析化学中的应用 287

11.5.4表面增强拉曼光谱 288

11.5.5拉曼光谱在高分子材料中的应用 290

11.5.6拉曼光谱在生物学中的应用 290

11.5.7拉曼光谱在物理学中的应用和研究 293

习题 295

第12章 核磁共振谱分析 297

12.1核磁共振谱法基本原理 297

12.1.1基本原理 297

12.1.2化学位移与磁屏蔽 299

12.1.3自旋偶合和自旋裂分 300

12.2核磁共振谱仪 302

12.3核磁共振谱分析与应用 303

习题 305

第13章 电子自旋共振波谱分析 306

13.1电子自旋共振波谱的基本原理 306

13.2超精细结构 307

13.3电子自旋共振波谱仪 308

13.4电子自旋共振波谱的应用 309

13.4.1电子自旋共振波谱测定中的标准物质 309

13.4.2电子自旋共振波谱的应用 309

习题 310

第14章 穆斯堡尔谱分析 311

14.1穆斯堡尔谱分析 311

14.1.1穆斯堡尔谱原理 311

14.1.2穆斯堡尔效应 313

14.1.3化学位移 313

14.1.4核的四极矩分裂 314

14.2穆斯堡尔谱仪与穆斯堡尔谱的应用 315

14.2.1穆斯堡尔谱仪的工作原理 315

14.2.2穆斯堡尔谱仪构造 316

14.2.3穆斯堡尔谱分析与应用 317

习题 318

第15章 热分析 319

15.1差热分析法 319

15.1.1基本原理与差热分析仪 319

15.1.2差热曲线分析与应用 321

15.1.3影响差热分析曲线测定结果的因素 322

15.2差示扫描量热法 325

15.2.1基本原理与差示扫描量热仪 325

15.2.2影响差示扫描量热曲线测定结果的因素 327

15.3热重法 327

15.3.1基本原理与热重法仪 327

15.3.2影响热重曲线的因素 328

15.3.3热重法的应用 329

习题 330

参考文献 331